本发明专利技术提出了一种分层结构的生命体征监测装置，通过设置软质的缓冲层和硬质的支撑层，提供统一的使用环境，在不同的床垫使用环境、不同体重的人、不同的躺姿、不同的传感部位因素影响下对呼吸或者心跳的监测一致性更好，经实验证明，能有效的还原呼吸和心率信号；所述缓冲层保证传感光纤有足够形变的空间，保证传感光纤对振动信号的准确还原；支撑层支撑以上各层，同时，保证下层材质的硬软程度不会影响传感光纤对振动信号的还原，保证本发明专利技术在不同使用环境中的一致性，营造统一的使用环境，适应不同使用场景，本发明专利技术制作的床垫可置于0～50mm普通商用床垫之下，而且不论床垫之下是何种材质，都可准确监测呼吸和心率信号。
A layered vital signs monitoring device
【技术实现步骤摘要】
一种分层结构的生命体征监测装置
本专利技术涉及人体生命体征监测领域，尤其涉及一种分层结构的生命体征监测装置。
技术介绍
随着社会经济技术的发展及人们对生活质量要求的提高，人们对自身健康进行检测的需求不断增大。呼吸率和心率是最基本的人体生命体征，人体的病态体征往往会从异常的呼吸率和心率上反映出来，因此，实现呼吸率和心率的日常实时监测对人体健康评估和疾病预防有着重要意义。长时间的呼吸率和心跳监测可使受监测者的健康状态被实时监测掌握，但传统监测系统大都使用接触式的穿戴式设备，用户体验差，监测时不仅干扰受监测者生活，其监测效果准确性也受限。近年来，非接触式监测系统发展迅速。基于光纤传感原理的传感系统具有灵敏度高、舒适性好、抗电磁干扰的特点，但目前基于光纤光栅传感器的监测装置系统结构和制作工艺复杂，获取的信号需要经过波长解调，导致系统成本过高、解调方法复杂。而基于干涉原理的监测系统要么需要经过相位解调，导致解调方法复杂，系统成本高，要么干涉信号极易受环境、偏振和相位衰落影响无法准确地提取出完整的呼吸与心跳信号。基于光纤弯曲损耗原理的检测系统可降低光相位衰落和偏振影响，对于呼吸与心跳信号等生命体征的监测更加准确。基于光纤弯曲损耗原理制作的床垫，在实际监测过程中发现，不同的床垫使用环境、不同体重的人、不同的躺姿、不同的传感部位等因素都会对床垫的使用效果产生比较大的差异，最终影响监测结果的准确性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种分层结构的生命体征监测装置，其能提供统一的使用环境，在不同的床垫使用环境、不同体重的人、不同的躺姿、不同的传感部位因素影响下对呼吸或者心跳的监测一致性更好。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种分层结构的生命体征监测装置，包括光纤传感组件(1)，光纤传感组件(1)包括振动敏感薄膜(11)和传感光纤(12)，所述传感光纤(12)盘绕并附着在振动敏感薄膜(11)表面，传感光纤(12)在承受外界压力后弯曲，传感光纤(12)中传输的光信号在弯曲部位处损耗而被调制，还包括缓冲层(13)和支撑层(14)，振动敏感薄膜(11)、传感光纤(12)、缓冲层(13)和支撑层(14)依次层叠设置，所述缓冲层(13)25％的压陷硬度为35～80N，所述支撑层(14)的洛氏硬度为48～60度。在以上技术方案的基础上，优选的，所述缓冲层(13)采用孔隙率75％～90％，厚度为5～25mm的海绵。在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑层(14)采用厚度为1～3mm的PP塑料板。在以上技术方案的基础上，优选的，光纤传感组件(1)还包括增敏线(15)，所述增敏线(15)附着在振动敏感薄膜(11)表面并与传感光纤(12)点接触。进一步优选的，所述增敏线(15)采用尼龙材料、钢丝或者光纤，直径为0.8～2mm，传感光纤(12)芯径小于或等于5μm。进一步优选的，光纤传感组件(1)还包括封装套(16)，振动敏感薄膜(11)、传感光纤(12)、缓冲层(13)和支撑层(14)层叠后置于封装套(16)内。更进一步优选的，所述封装套(16)采用厚度为0.8～2mm的防雨布、生态皮或者牛津布。在以上技术方案的基础上，优选的，所述振动敏感薄膜(11)采用聚乙烯薄膜，厚度为0.1～0.3mm。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括激光光源(2)、光电转换模块(3)和生命体征信号提取与分析模块(4)，其中，激光光源(2)，发射激光到传感光纤(12)；传感光纤(12)，分别连接激光光源(2)和光电转换模块(3)；光电转换模块(3)，连接生命体征信号提取与分析模块(4)，将光信号转换为电信号；生命体征信号提取与分析模块(4)，从电信号中提取出生命体征信息。在以上技术方案的基础上，优选的，所述光纤传感组件(1)置于坐垫、床垫、鞋垫和枕头表面或者内部。本专利技术的分层结构的生命体征监测装置相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过设置软质的缓冲层和硬质的支撑层，提供统一的使用环境，在不同的床垫使用环境、不同体重的人、不同的躺姿、不同的传感部位因素影响下对呼吸或者心跳的监测一致性更好，经实验证明，能有效的还原呼吸和心率信号；(2)所述缓冲层保证传感光纤有足够形变的空间，保证传感光纤对振动信号的准确还原；(3)支撑层支撑以上各层，同时，保证下层材质的硬软程度不会影响传感光纤对振动信号的还原，保证本专利技术在不同使用环境中的一致性，营造统一的使用环境，适应不同使用场景，本专利技术制作的床垫可置于0～50mm普通商用床垫之下，而且不论床垫之下是何种材质，都可准确监测呼吸和心率信号；(4)本专利技术的生命体征监测装置具有结构简单，易于实现，制造成本低，运行可靠，灵敏度高，实时检测，信号易于解调等优点，可内置于坐垫、床垫、鞋垫或枕头等日用品中，便于使用者在日常工作生活中实时地监测自己的身体状况，并可在紧急情况下及时通知家属和医护人员，避免意外情况发生。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的生命体征监测装置的连接关系示意图；图2为本专利技术的生命体征监测装置的光纤传感组件部分的正剖视示意图；图3为本专利技术的生命体征监测装置的振动敏感薄膜、传感光纤和增敏线部分的俯视图；图4为本专利技术实施例1和2的呼吸和心跳监测图谱。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术的分层结构的生命体征监测装置，其包括光纤传感组件1、激光光源2、光电转换模块3、生命体征信号提取与分析模块4。其中，如图2所示，光纤传感组件1包括振动敏感薄膜11、传感光纤12、缓冲层13、支撑层14、增敏线15和封装套16。振动敏感薄膜11，既可将振动无损传递给传感光纤12，又可保护传感光纤12，使其不易于折断。具体的，可采用聚乙烯薄膜，厚度为0.1～0.3mm。传感光纤12，在承受外界压力后弯曲，基于弯曲损耗原理，传感光纤12中传输的光信号在弯曲部位处损耗而被调制。采用弯曲损耗原理进行光信号调制的原理如下：在光纤纤芯中传输的光能量在平直的光纤中传播时，由于纤芯与包层的折射率不同，在纤芯内形成全反射，在光纤中的能量损耗极小。而当光纤弯曲时会使光纤内部的折射率不均匀，破坏全反射的条件，部分光能量极易由包层泄露而引起能量损耗，通过监测光在传输过程中的能量损耗，即可计算光纤弯曲程度。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分层结构的生命体征监测装置，包括光纤传感组件(1)，光纤传感组件(1)包括振动敏感薄膜(11)和传感光纤(12)，所述传感光纤(12)盘绕并附着在振动敏感薄膜(11)表面，传感光纤(12)在承受外界压力后弯曲，传感光纤(12)中传输的光信号在弯曲部位处损耗而被调制，其特征在于：还包括缓冲层(13)和支撑层(14)，振动敏感薄膜(11)、传感光纤(12)、缓冲层(13)和支撑层(14)依次层叠设置，所述缓冲层(13)25％的压陷硬度为35～80N，所述支撑层(14)的洛氏硬度为48～60度。/n
【技术特征摘要】
1.一种分层结构的生命体征监测装置，包括光纤传感组件(1)，光纤传感组件(1)包括振动敏感薄膜(11)和传感光纤(12)，所述传感光纤(12)盘绕并附着在振动敏感薄膜(11)表面，传感光纤(12)在承受外界压力后弯曲，传感光纤(12)中传输的光信号在弯曲部位处损耗而被调制，其特征在于：还包括缓冲层(13)和支撑层(14)，振动敏感薄膜(11)、传感光纤(12)、缓冲层(13)和支撑层(14)依次层叠设置，所述缓冲层(13)25％的压陷硬度为35～80N，所述支撑层(14)的洛氏硬度为48～60度。
2.如权利要求1所述的分层结构的生命体征监测装置，其特征在于：所述缓冲层(13)采用孔隙率75％～90％，厚度为5～25mm的海绵。
3.如权利要求1所述的分层结构的生命体征监测装置，其特征在于：所述支撑层(14)采用厚度为1～3mm的PP塑料板。
4.如权利要求1所述的分层结构的生命体征监测装置，其特征在于：光纤传感组件(1)还包括增敏线(15)，所述增敏线(15)附着在振动敏感薄膜(11)表面并与传感光纤(12)点接触。
5.如权利要求4所述的分层结构的生命体征监测装置，其特征在于：所述增敏线(15)采用尼龙材料、钢丝或者光纤，直径为0.8～2mm，传感光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：李政颖，黄国良，赵涛，
申请(专利权)人：武汉凯锐普信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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